知識貼:什麼是換流變壓器?

電氣技術 發佈 2020-02-08T13:48:30+00:00

眾所周知,在直流輸電系統中,換流變壓器是最重要的設備之一,它不僅參與了換流器的交流電與直流電的相互變換,而且還承擔著改變交流電壓數值、抑制直流短路電流等作用。

眾所周知,在直流輸電系統中,換流變壓器是最重要的設備之一,它不僅參與了換流器的交流電與直流電的相互變換,而且還承擔著改變交流電壓數值、抑制直流短路電流等作用。


此外,特高壓換流變壓器容量大,由其組成的換流站額定功率為5200~6400MW,額定電流為3250~4000A。額定電壓為±800kV、±600kV、±400kV、±200kV四檔換流變壓器,型式為單相、雙繞組、油浸式,設備複雜,投資昂貴,單台平均突破4000萬元。

西門子公司提供向上線的±800kV換流變壓器單台售價高達1億元。因此,換流變壓器的可靠性、可用率以及投資對整個直流輸電系統起著關鍵性的影響。

換流變壓器的主要功能體現在以下幾點:

1) 參與實現交流電與直流電之間的相互交換。

2) 實現電壓變換。將交流系統的高電壓(一般為500kV或220kV)降低到適合換流器需要的交流電壓(一般為220kV左右)。

3) 抑制直流故障電流。換流變壓器的漏抗限制了閥臂短路的直流母線短路時的故障,能有效保護換流閥。

4) 削弱交流系統入侵直流系統的過電壓。

5) 減少換流器注入直流系統的諧波。換流變壓器的漏抗對換流器產生的諧波電流具有一定的抑制作用。

6) 實現交、直流系統的電氣隔離。

換流變壓器的特點體現在以下幾個方面:

1) 絕緣要求高:換流變壓器閥側繞組同時承受交流電壓和直流電壓,因此換流變壓器的閥側繞組除承受正常交流電壓產生的應力外,還要承受直流電壓產生的應力。另外,直流電壓全壓起動以及極性反轉都會造成換流變壓器的絕緣結構遠比普通電力變壓器複雜。

2) 有載調壓範圍寬:為了將觸發延遲角控制在適當的範圍內以保證直流輸電運行的安全性和經濟性,同時滿足換流母線電壓變化的要求,換流變壓器採用有載調壓式,且其調壓範圍很寬,一般高達20%~30%,操作也頻繁。

3) 噪聲大:換流器產生的諧波全部流過換流變壓器,這些諧波頻率低,容量大,導致換流變壓器鐵心磁滯伸縮而產生噪聲。這些噪聲一般處於聽覺較靈敏的頻帶,因此換流變壓器產生的可聽噪聲較諧波污染不嚴重的普通電力變壓器更嚴重,大約能增加20Db。

4) 損耗高:大量諧波流過換流變壓器導致渦流和雜散損耗加大,有時可能使換流變壓器的某些金屬部件和油箱產生局部過熱。

5) 短路阻抗較大:為了限制閥臂或直流母線短路導致的故障電流,以免損壞換流閥的晶閘管器件,換流變壓器應有足夠大的短路阻抗。但短路阻抗不能太大,否則會使換流器正常運行時吸收的無功增加,增加無功補償設備容量,並導致換相壓降過大。換流變壓器的短路阻抗百分數通常為12%~18%。

6) 直流偏磁嚴重:運行中由於交直流線路的耦合、換流閥觸發延遲角的不平衡、接地極電位的升高以及換流變壓器閥側存在2次諧波等原因,將導致換流變壓器閥側及網側繞組的電流中產生直流分量,使換流變壓器產生直流偏磁現象,導致換流變壓器鐵心損耗、溫升及噪聲都有所增加。

試驗繁複:除了普通電力變壓器的例行試驗和型式試驗之外,還要添加直流方面的試驗、直流電壓局部放電試驗、直流電壓極性反轉試驗等。

(編自《電氣技術》,原文標題為「漫談換流變壓器」,作者為陳宗器。)

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